Nowe materiały pozwalają na tworzenie technologii More than Moore
Prawo Moore'a działa prawidłowo w przypadku chipów w świecie cyfrowym, ale zawodzi przy zetknięciu z faktycznym światem fizycznym, który jest analogowy. Dodanie funkcji, które niekoniecznie spełniają ograniczenia tego prawa w urządzeniach elektronicznych, to nowy trend w branży półprzewodnikowej, znany jako paradygmat MtM (More than Moore). Paradygmat ten ma na celu opracowanie zaawansowanych półprzewodników CMOS, które mają być kolejnym rewolucyjnym rozwiązaniem w elektronice. Tlenki należą do najbardziej niezwykłych klas materiałów, przejawiających różne właściwości, w tym ferroelektryczność i ferromagnetyzm. W ramach projektu IFOX (Interfacing oxides), finansowanego ze środków UE, wykorzystano właściwości elektryczne i magnetyczne szeregu tlenków metali przejściowych, bazujących na oddziaływaniu między ładunkiem, spinem i orbitalnym stopniem swobody w takich materiałach i ich granicach faz do wprowadzenia funkcji analogowych do urządzeń opartych o CMOS. Budowa tak skomplikowanych systemów umożliwia uzyskanie efektu skali, dalece przewyższającego materiały CMOS. Naukowcy zaprojektowali różne połączenia materiałów zwiększające funkcjonalność urządzeń CMOS. Nacisk położono na zoptymalizowanie ferroelektrycznych i ferromagnetycznych warstw tlenków do hodowli wysokiej jakości błon tlenkowych. Sprzężenie między fazami ferroelektrycznymi i ferromagnetycznymi w tych materiałach pozwoliło uczonym na przesunięcie ograniczeń funkcjonalności i wydajności. Zjawisko przełączania oporowego zaobserwowane w heterostrukturach opartych na tlenku manganu/tlenku tytanu (MnO/TiO) okazało się przydatne do zapisu danych. Magnetorezystancja tunelowa występująca w heterostrukturach opartych na tytanianie baru (BaTiO3) i NiFeO3 może stać się podstawą dla magnetorezystywnej pamięci RAM, nowego rodzaju pamięci nieulotnej. Manipulowanie magnetyzacją przy pomocy pola elektrycznego z użyciem dwuwarstwy (La,Sr)MnO3 i ferrytu bizmutu (BiFeO3) jest ważnym osiągnięciem prowadzącym do budowy pamięci magnetycznych o małej mocy przełączania. Inne heterostruktury tlenkowe, łączące magnetorezystancję i właściwości w zakresie detekcji gazów, mogą znaleźć zastosowanie w motoryzacji. Pewne heterostruktury o właściwościach MtM wytworzono na dużych płytkach krzemowych i zaprezentowano branży. Wyniki projektu stanowią istotny krok w kierunku elektroniki CMOS w technologii MtM i technologiach jeszcze nowszych, sprzyjając rozwojowi nowych technologii na bazie materiałów tlenkowych.
Słowa kluczowe
More than Moore, metal-tlenek, CMOS, urządzenia elektroniczne, IFOX, heterostruktury, magnetorezystancja
